这些年来,深部地下洞室工程在地下工程中所占的比重越来越大,对于深部洞室中的各种岩石破裂现象的研究也有了新的发现。在高地应力,高温,大扰动等复杂情况下,深部岩体破坏出现了与浅部岩体截然不同的破坏现象,其中,分区破裂现象十分引人关注。本文结合国家自然科学基金项目,以淮南矿区丁集煤矿深部巷道为工程背景,基于模型试验相似理论,依托自主研制的大型真三维地质力学模型试验系统,通过多个不同工况的地质力学模型试验研究不同洞室形态、不同地应力加载方向和含有夹层等因素对分区破裂破坏模式的影响,对研究分区破裂的影响因素及形成机制有十分重要的意义。本文的研究工作和相关结果如下：(1)自主研制了高地应力真三维加载模型试验系统,最大压力加载值为31.5Mpa,可用于同步、独立地向模型施加三轴高地应力。(2)开展了预留洞室轴向压缩破坏的模型试验,发现轴向高地应力下的洞室围岩出现了多条间隔破坏线,验证了轴向高地应力是导致产生分区破裂的重要因素。(3)在圆形、城门洞形、矩形等不同洞形条件下进行模型试验,均再现了分区破裂现象。得出：在动力开挖下,初始最大主应力平行于洞轴方向且其量值超过1.5倍围岩的抗压强度是深部洞室围岩产生分区破裂的重要条件；分区破裂纵向裂纹与巷道轴线基本平行；分区破裂的范围与洞形和洞室尺寸密切有关,洞室尺寸越大,分区破裂范围就越大；分区破裂形状与洞形无关,在不同洞型条件下,围岩分区破裂最外边界的形状均为近似的圆形；相邻两破坏区的平均半径之比在1.3-1.4之间,基本符合(?)的模数关系,即ri=(?)(i=1,2,3,4),其中i为破裂区的编号,r0为巷道的半径或宽度。(4)试验得到含有夹层的模型在动力开挖且平行于洞轴方向的初始最大主应力超过1.5倍围岩的抗压强度时会出现分区破裂。(5)通过初始最大主应力平行和垂直洞轴方向条件下的模型试验,发现初始最大主应力垂直于洞轴向时,模型出现塑性松动圈破坏区,不会出现分区破裂现象。(6)基于应变能密度理论进行数值模拟,成功再现了分区破裂现象。数值模拟中的分区破裂破裂区范围、破裂区层数、最大破坏范围与洞径比值与模型试验结果基本相同；数值模拟中洞周位移变化规律与模型试验测得规律基本相同,呈现波浪形变化。